재료효율

Material efficiency
건축 건설은 물질적으로 소모적인 노력이 될 수 있다.

자재 효율성은 건설 프로젝트나 물리적 공정에서 이전의 조치와 비교하여 원재료가 소비, 통합 또는 낭비되는 정도를 나타내는 설명 또는 측정 기준이다.[1] 이전 버전보다 얇은 재고로 사용 가능한 품목을 만들면 제조 공정의 재료 효율성이 높아진다. 자재 효율성은 녹색 건물과 에너지 절약, 그리고 재생 가능 자원을 처음부터 끝까지 건물 프로세스에 통합하는 다른 모든 방법과 연계된다.

또한 재료 효율성은 재료가 특정 하중, 변형률 또는 중량을 처리할 수 있는 정도를 의미한다. 물질 효율성은 재활용된 물질, 재생 에너지를 사용하는 물질, 그리고 다른 방법을 사용하여 얻을 수 있다. 예를 들어, 새로운 철강 대신 재활용된 강철을, 매립지에 뿐만 아니라 공간도 절약하고 에너지 75%강철 만드는 데 생산을 감소시킨다.는 producti에 실질적인 감소가 기술 전략을, 사업 모델 소비자 선호도와 정책 수단의 추구"[2]재료 효율성,"entails.인간 복지를 위해 필요한 대량의 에너지 집약적인 물질에 대해. 물질 효율성의 동기는 에너지 수요 감소, 산업의 배출 및 기타 환경 영향 감소, 국가 자원 보안 증대를 포함한다. 인구가 증가하고 부가 증가함에 따라, 재료 추출과 가공에 대한 수요는 향후 40년 안에 두 배가 될 것 같다. 필요한 처리 과정에서 환경에 미치는 영향이 매우 중요해질 것이다."[3]

제조 시 재료 효율성

제조에 있어서의 재료 효율성은 공장에서 제품을 제조하는 데 사용되는 재료의 양을 줄이고, 제품당 폐기물을 적게 발생시키며, 또한 일반적으로 공장에서 폐기물 관리를 개선하는 것을 말한다.[4] 재료 효율성은 순환 경제성과 산업에서의 가치 획득에 기여한다. 전반적인 에너지 수요 감소뿐만 아니라 처녀자재 추출 및 소비의 예방과 감소, 주조에서의 재료 및 에너지 절약, 산업 폐기물 용적 감소, 재활용 및 재사용 증가, 전반적인 에너지 수요 감소 그리고 환경 영향. 제조 시 주요 자재 효율 잠재력은 재활용 및 재사용을 위한 올바른 폐기물 분리(예: 가연성 물질에서 플라스틱 분리), 충분한 양의 폐기물 분율, 공정 개선(예: 품질 편차 또는 스크랩 감소), 기술 개발 및 올바른 부품/자재 구매와 관련이 있다.

건축 공정의 자재 효율성

오늘날 건축 공정에서 "효율적"인 재료를 사용하는 것은 새로운 건축 자재를 사용하는 것보다 비용이 적게 들고 에너지 집약적일 수 있다. 이것의 예로는 재활용된 강철을 사용하여 목재를 사용하는 대신 건물의 프레임을 세우는 것이다. 재활용 강철을 사용하면 강철은 매립지에서 차지하는 공간을 절약할 수 있고, 생산 공정에서 강철을 생산하는 데 필요한 에너지의 75%를 절약할 수 있으며, 나무를 베어서 집을 짓지 않아도 된다. 재활용된 강철은 건축에 필요한 정확한 치수대로 제작할 수 있으며, "각각의 설계에 맞는 맞춤형 강철 빔과 패널"[2]로 제작할 수 있다. 이러한 새롭고 더 효율적인 재료는 처음에는 건물에서 사용할 때 더 많은 비용이 들 수 있지만, 시간이 지나면 낮은 난방/냉방 요금, 낮은 전기 요금 및 다른 종류의 지폐를 통해 비용을 절약할 수 있을 것이다. 시간이 지나면 당신은 당신의 돈을 회수할 수 있고 당신의 집 안에서 편안하게 지내면서 더 많은 돈을 절약할 수 있다.

조명

오늘날 매우 인기 있는 세 가지 종류의 전구가 있다. 백열등, 소형 형광등(CFL) 및 발광 다이오드(LED) 전기 조명만으로도 현재 가정용 에너지 요금에서 약 14%를 차지할 수 있다.[6] 게다가 백열 전구가 사용하는 전기의 10%만이 빛을 발생시키고 나머지는 낭비된다.[6] 다음은 세 가지 유형의 전구를 비교하는 두 가지 표입니다:

에너지 효율과 에너지 비용 LED의 백열등 CFL의
수명(평균) 5만 시간 1,200시간 8000시간
연간 운영비(연간 백열전구 30개 등가) 연 32.85달러 연 328.59달러 연 76.65달러
Mercury 포함(독성) 아니요. 아니요. 네
RoHS 호환 네 네 아니요.
이산화탄소 배출량(연간 30개 전구) 연간 451파운드 연간 4500파운드 1051파운드/년
저온에 대한 민감도 없음 일부 네
습도에 대한 민감도 아니요. 일부 네
On/Off 사이클링에 의해 영향 받음 아니요. 일부 네-수명을 획기적으로 줄일 수 있다.
즉시 켜짐 네 네 아니-먼저 워밍업하십시오.
내구성 내구성이 매우 뛰어난 내구성이 없음 내구성이 없음
방출된 열 3.4 BTU/시간 85 Btu/시간 30 BTU/시간
고장 모드 일반적이지 않음 일부 예- 화재, 연기 또는 악취 방출 가능.

[7]

A graph showing the differences in electricity use between 4 different kinds of lightbulbs.
할로겐 전구가 포함된 전구 유형별 전기 사용의 시각적 표현
광 출력 LED의 백열등 CFL의
발광 루멘스 사용된 와트 사용된 와트 사용된 와트
450 4-5 40 9-13
800 6-8 60 13-15
1,100 9-13 75 18-25
1,600 16-20 100 23-30
2,600 25-28 150 30-55

[7]

조명으로 전기 소비량을 줄이고 비용을 절약하는 또 다른 방법은 이러한 전구로 조광 스위치를 설치하는 것이다. 조광기는 전구에 의해 방출되는 빛의 양을 당신의 취향에 맞게 증가시키거나 감소시킬 수 있다. 그것은 전구를 이미 최대치보다 더 밝게 만들 수는 없지만, 전구를 줄일 수 있기 때문에 전기를 덜 사용하고 돈을 절약할 수 있다.[6]

절연 기법

단열재로 쓰이는 재료로는 섬유유리, 암모, 슬래그모 등이 있다. 제조 후 이러한 품목은 에너지를 사용할 필요가 없으며 손상되지 않는 한 유지보수가 필요하지 않다. 인플레이션을 적절히 이용하는 것이 에너지 사용과 온실가스 배출을 줄이는 가장 효과적인 방법이다.[8]

오늘날의 절연에 대한 사실:

  • 단열재를 사용하면 평균 가정용 냉난방 비용을 [8]약 20% 절감할 수 있다.
  • 절연 생산에 소비되는 모든 Btu에 대해, 절연 사용으로 매년 12 Btus가 절약된다.[8]
  • 단열재 생산 시 배출되는 이산화탄소 1파운드당 330파운드의 이산화탄소는 단열재 사용에 의해 방지된다.[8]
  • 섬유유리와 락, 슬래그 울 제품은 재사용할 수 있다. 그것들은 쉽게 제거되고 제자리에 다시 놓을 수 있다.[8]
  • 에너지부에 따르면, 냉난방 시스템은 미국 가정에서 소비되는 에너지의 절반 이상을 사용한다. 보통 가정의 공공요금 중 42%는 집을 쾌적한 온도로 유지하는 데 쓰인다. 이들 냉난방 시스템에 동력을 공급하는 에너지원은 산성비에서 활성 성분인 5억t 이상의 이산화탄소와 12%의 질소산화물 배출량을 배출한다. 적절한 장비 유지보수, 업그레이드, 절연, 위트리징, 서모스탯 관리를 결합하면 에너지 요금과 배출량을 절반으로 줄일 수 있다.[8]

식물성 폴리우레탄 강직성 폼

최근 단열재의 새로운 '세대'가 대중에게 공개되고 있다. 식물성 폴리우레탄 강직성 폼은 대나무, 삼베, 다시마 등의 식물로 만들어지며, "높은 수분과 내열성, 뛰어난 음향, 곰팡이와 해충으로부터 보호한다. 또한 섬유유리나 폴리스티렌보다 R-값이 높아 열저항성이 높고 절연도 좋다는 뜻이기도 하다."[2] 스페인 마드리드 아치오나의 프로젝트 파트너인 패트리샤 마리아 페레스 타란콘에 따르면, 바이오 기반의 절연 성질은 주변 공기의 수분을 흡수하고 저장할 수 있다는 것을 의미한다고 한다. 그녀는 "이 물질은 습기 완충제 역할을 한다"면서 "이는 환경 내 상대 습도 변화를 부드럽게 해 박테리아, 바이러스, 화학 반응, 알레르기, 호흡기 감염 등 흔한 오염물질의 위험을 줄여줄 뿐 아니라 냉방 필요성도 줄여준다"[9]고 말했다. 이러한 식물 기반 절연 기술은 더 저렴하고, 더 건강하며, 집과 건물에서 더 많은 에너지를 절약할 수 있을 뿐만 아니라 절연 제조 과정에서 에너지 소비도 줄일 수 있다.

쿨 루핑

새로운 식물 기반 단열재와 함께 에너지 소비를 줄이고 비용을 절약할 수 있는 또 다른 보다 효율적인 방법은 적절한 지붕을 설치하는 것이다. 쿨루핑은 재료에 흡수돼 건물 안으로 전달되는 대신 햇빛을 대기 중으로 되돌려 보내는 루핑(Loofing)을 사용하는 것을 말한다.[2] 이 쿨루핑은 에어컨으로 건물을 시원하게 유지하는 비용을 낮춰 비용을 절감할 수 있다. 같은 과정을 통해 난방비를 절감하고 열을 계속 공급할 수 있다. 시원한 지붕은 표준 지붕보다 더 많은 햇빛을 반사하고 열을 덜 흡수하도록 설계된 지붕이다.[10] 시원한 지붕은 고반사 형태의 페인트, 시트 커버 또는 고반사 타일 또는 판지로 만들어질 수 있다.[10] 쿨 루프의 이점:

  • 에어컨 필요량을 줄임으로써 에너지 비용 절감.[10]
  • 공기 조절이 되지 않는 공간의 실내 [10]쾌적성 향상
  • 지붕 온도 감소, 지붕 사용 수명을 연장할 수 있음.[10]
  • 국지적인 대기 온도 감소(때로는 도시 열섬 효과라고도 함)[10]
  • 정전을 예방하는 데 도움이 될 수 있는 최대 전력 수요 감소.[10]
  • 건물 내 냉각 에너지 사용을 줄여 이산화탄소, 아황산가스,[10] 질산화물, 수은 등 발전소 배출량을 줄인다.

재활용 재료 vs 신소재

재활용 재료를 신제품의 제조 과정에 통합하는 것은 필수적인 변화다. 광물 자원은 알루미늄이나 화석 연료로 플라스틱을 만드는 보크사이트 광석처럼 유한하기 때문에 남은 것을 고갈시키지 않도록 이미 채굴한 것을 재사용하기 시작하는 것이 반드시 필요하다. "대규모 재활용 작업에서 공통적인 분류 기술이며 여러 종류의 중합체를 정확하게 식별할 수 있는" 근적외선 장비와 같은 재활용 노력에 크게 도움이 되는 많은 기술들이 있다.[11] 근적외선 장비는 사람의 눈에 비해 플라스틱을 훨씬 쉽게 분류할 수 있는 방법이다.

알루미늄

알루미늄은 가장 절약되는 것으로, 같은 캔을 보크사이트 광석에서 만드는 데 필요한 에너지의 4%에 불과한 재활용 재료의 캔을 필요로 한다. 금속은 플라스틱이나 종이와 같은 방식으로 재활용되기 때문에 분해되지 않으며, 섬유질은 순환마다 짧아지기 때문에 특히 다른 재활용품에 비해 톤당 높은 가치를 고려하면 많은 금속이 재활용의 주요 후보물질이다.[12]

플라스틱

재활용 재료에서 나오는 폴리스티렌은 재활용을 하지 않는 것보다 가격이 88% 저렴하지만, 미국에서는 다른 플라스틱에서 분리하는 것이 어렵기 때문에 무시할 수 있는 양의 폴리스티렌이 재활용되고 있다. 폴리에틸렌 테레프탈레이트 청량음료병 등 다른 플라스틱 제품도 재활용 재료 제조에 76% 저렴하고, 이 비율은 물론 재활용이 가능한 플라스틱의 다양성도 거품플레트화, 피부플레트화 등 새로운 분리기술로 증가할 것으로 예상된다. [3,6] 그럼에도 불구하고 플라스틱은 재활용될 때마다 분해되기 때문에 그러한 제품들이 계속 생산되려면 항상 화석 기름에서 직접 나와야 할 것이다.[12]

종이

종이(특히 신문지)와 유리는 기존 소재에 비해 에너지 절감 효과가 낮아 재활용 제품은 각각 45%, 21%의 에너지 절감 효과가 있었다. 재활용 종이는 비록 신문과 달리 혼합 종이 재활용을 촉진하기 위한 작업이 여전히 필요하지만, 중국에 큰 시장을 가지고 있다.[12]

만약 우리가 이러한 재활용 방법을 사용한다면, 우리는 새로운 자원을 제조에 사용하기 위해 광산에 에너지와 자원을 소비할 필요가 없을 것이다. 예를 들어, 재활용 알루미늄은 새로 제조된 알루미늄과 같은 특성을 가지고 있지만 제조 과정에서 에너지를 훨씬 적게 소비한다. 그러나 이것은 재활용 공장이 가능한 가장 효율적인 방법으로 운영되고 있다고 가정하고 있다.[12]

재료 재사용

현재의 재료를 재사용하는 것은 재활용하는 것보다 훨씬 적은 에너지를 사용한다. 재활용은 재활용 공장까지의 운송비, 분류, 재제조, 유통비용이 없어지고, 이러한 업무를 수행하기 위해 직원들에게 지급해야 할 임금이 없기 때문에 재활용보다 선호된다. 재사용 가능한 용기는 수백 또는 수천 개의 용도에 한 번만 제조하면 되며(예: 수 년 동안 매일 사용하는 물병) 사용 간 에너지 비용은 용기에 비누와 물을 사용하여 세척하는 비용이며, 엑사(exa)의 경우 재료를 선별, 녹이고 다시 금형에 붓는 비용과는 비교가 되지 않는다.mple.[12] 컨테이너를 재사용하는 것은 이론적으로 충분히 내구성이 있는 재료로 만들어진 경우 재활용 가능한 컨테이너와 1회용 컨테이너를 대체할 수 있다.[12] 하지만 재사용을 하는 데 따르는 불편함이 있다. 이러한 불편사항으로는 사용 사이에 용기를 청소해야 하는 것, 가득 찬 용기나 빈 용기를 들고 다녀야 하는 것 등이 있으며, 버리는 대신 들고 다녀야 하기 때문에 시간약속이 필요하다.[12]

유리와 종이

유리용기가 있는 제품의 경우 유리의 내구성과 재활용을 위한 작은 에너지 절약으로 볼 때 재활용보다는 재사용을 위해 용기를 매장에 반납하도록 유도하는 예금환급제가 더 유용해 보인다.[12] 재사용은 인쇄된 종이나 전자제품이나 포장재와 같은 비용기 금속이나 플라스틱 품목의 경우 잘 작동하지 않기 때문에 이러한 경우 재활용이 여전히 최선의 선택일 수 있다.[12]

참고 항목

참조

  1. ^ 재료 효율성 Akzonobel에서 Wayback Machine에 보관된 2008-11-15. 2009년 4월 회수.
  2. ^ a b c d Raney, Rebecca Fairly (8 February 2011). "10 Cutting-edge, Energy-efficient Building Materials". How Stuff Works. Retrieved 23 October 2015.
  3. ^ Allwood, Julian M.; Ashby, Michael F.; Gutowski, Timothy G.; Worrell, Ernst (March 13, 2013). "Material efficiency: providing material services with less material production". Philos Trans Royal Soc A. 371 (1986): 20120496. doi:10.1098/rsta.2012.0496. PMC 3575569. PMID 23359746.
  4. ^ Shahbazi, Sasha (2018). Sustainable Manufacturing through Material Efficiency Management (PhD dissertation). Mälardalen University.
  5. ^ Shahbazi, Sasha; Wiktorsson, Magnus; Kurdve, Martin; Jönsson, Christina; Bjelkemyr, Marcus (2016). "Material efficiency in manufacturing: swedish evidence on potential, barriers and strategies". Journal of Cleaner Production. 127: 438–450. doi:10.1016/j.jclepro.2016.03.143. Retrieved 31 Aug 2021.
  6. ^ a b c Brunot, Trudy. "How Much Do Lights Affect an Electric Bill?". the nest. the nest. Retrieved 10 December 2015.
  7. ^ a b "Comparison Chart LED Lights vs. Incandescent Light Bulbs vs. CFLs". Design Recycle Inc. Design Recycle Inc. Archived from the original on 7 December 2015. Retrieved 10 December 2015.
  8. ^ a b c d e f "Facts About Insulation and Energy Efficiency". North American Insulation Manufacturers Association. North American Insulation Manufacturers Association. Archived from the original on 10 December 2015. Retrieved 7 December 2015.
  9. ^ "Straw-insulated houses beat petroleum-based alternatives". phys.org. phys.org. Retrieved 10 December 2015.
  10. ^ a b c d e f g h "Cool Roofs". energy.gov. energy.gov. Retrieved 6 December 2015.
  11. ^ "Using Near-Infrared Sorting to Recycle PLA Bottles" (PDF). NatureWorks LLC. NatureWorks LLC. Retrieved 9 December 2015.
  12. ^ a b c d e f g h i Micks, Ashley. "The Costs of Recycling". Retrieved 9 December 2015.